분광기 형광측정 실험용 간이 여기광원(Excitation Source) 제작

인터넷에서 구매한 365nm LED 소자로 분광기용 여기광원을 제작하여 사용해 보려고 합니다. 분광기용 형광 여기광원은 별도의 판매 제품(LED Excitation Source, SL1-LED, https://www.kisinstrument.co.kr/stellarnetls)이있으나, 간단한 실험을 위해서 한번 만들어 보는 것도 좋을 것 같습니다.

1.    365nm(?) LED 검사

구매한 LED가 365nm 피크를 갖고 있는지 분광기를 이용하여 검사해 보았습니다. 아쉽게도 373.5nm에 피크가 나타났습니다. 구매한 제품에는 365~370nm라고 표기되어 있는데 약간 Spec.을 벗어나는 특성을 나타냈습니다.

분광기로 분석한 LED의 반치폭(FWHM, Full Width at Half Maximum)은 10.6 정도가 되었습니다. 센터 파장은 375nm 정도로 나왔습니다.

365nm LED

분광기를 이용한 LED 파장 특성 확인

분광기를 이용한 LED 반치폭 확인

LED의 구동 전원 조건은 3.5V(20mA, 정전류)입니다. 테스트 단계에서는 DC파워서플라이(5V)를 사용하지만, 휴대용으로 사용할 목적이라면 보조배터리나 18650 충전식배터리도 이용해 볼 수 있을 것 같습니다.

분광기를 이용한 LED 발광 조건 확인

2.    Collimator를 포함한 여기광원 모듈 및 Cuvette Holder

3D 프린터로 기구물을 제작하여 광원을 안정적으로 큐벳홀더(OtO PhotonicsCH-4W, 4-way에 설치할 수 있도록 했습니다.

우선 LED를 3D 프린터로 출력한 기구물에 중심을 맞추어 고정시켰습니다. 출력한 기구물에는 분광기용 Collimator(OtO Photonics COL-1-UV)를 끼울 수 있도록 하였습니다.

분광기용 Collimator와 임시 LED Holder

3.    Quartz Cuvette

보유한 Quartz Cuvette이 없어 임시로 Micro Glass Cuvette을 사용했는데 역시 결과에 여기광원의 간섭이 관측되었습니다. 정식 실험에는 4면이 투명한 Quartz Cuvette을 사용하시는 것이 좋겠습니다.

임시 마이크로 글라스 큐벳

4.    형광특성 측정

주변에서 쉽게 구할 수 있는 비타500(비타민B2, 리보플라빈)이 형광 특성을 나타낸다고 하여 시료로 사용해 보았습니다.

시료 - 비타500

분광기(OtO Photonics SE2030-025-DUVN) 및 큐벳홀더(CH-4W)

쿼츠큐벳이 아니기도 하고, 마이크로 큐벳 디자인을 가진 제품이어서 그런지 여기광원(373.9nm)이 완전히 제거되지 않고 남아있기는 하지만 544nm에서의 발현광의 특성을 볼 수 있습니다.

나중에 400nm Cut-Off Filter 등을 이용한다면 좀 더 나은 결과를 얻을 수 있을 것 같습니다.

모듈형 분광기를 처음 이용하시거나 익숙하지 않은 학생 또는 대학원생 연구원분들이 조금 더 다양한 실험 영역에서 쉽게 분광기에 접근할 수 있도록 분광기 형광측정에 대해 간단하게 테스트 해 보았습니다.